La música
fractal intenta establir els potencials usos de la reiteració,
la iteració i les matemàtiques complexes com una extensió
de la composició musical.
Així arribem a que les fractals ofereixen una inesperada
connexió entre les arts musicals i molts processos naturals,
perquè barregen qualitats determinístiques i aleatòries
per produir naturalment un agradable i estètic balanç
entre previsibilitat i novetat. L'estructura jeràrquica de
la fractal autorreferent és semblant a la repetició
i desenvolupament de motius musicals utilitzats per crear unitat
i coherència en la música.
Una gran quantitat
de fractals poden ser fàcilment creades amb un ordinador
per ser utilitzades com a font inesgotable d'idees musicals.
Recordem el gràfic vist en la representació del nombre
d'atractors de la funció f(x)= Ax(1-x). Imaginem 16,
32, 64 o 128 instruments musicals tocant una fuga (valor d'una nota
que dura molt poc temps). Comencen com una sola veu, tocant una
melodia a l'unisó; de cop es separen en variacions interconnectades
del mateix tema. Cada un d'aquests temes es subdivideix, donant
lloc a una harmonia en quatre parts. Això segueix i segueix,
posant-se més i més complicat, i cada cop més
dissonant i confús, fins que cada instrument està
tocant la seva pròpia melodia i tot el so es completament
caòtic. De sobte, es forma una harmonia de tres instruments,
que es subdivideix en sis, i tornem al caos.
Una altre forma
de fer aquesta bifurcació musical és la següent:
Tots els instruments comencen tocant una melodia simple. De sobte,
la meitat comença a interpretar a partir de la meitat de
la melodia. Llavors, la meitat de cada meitat canvia als punts 1/4,
i 3/4 de la melodia. Més tard, cada un d'ells es divideix,
i al final cada instrument està tocant la cançó
completa, però cap en el mateix moment.
Un exemple és un projecte que musicalitza el conjunt de Mandelbrot
de la següent forma:
Es mapegen els números a tons simples. Els números
surten de la porció de Mandelbrot que es veu a la figura.
Els arxius de
so són simples il·lustracions de sonificació
de dades. Imagineu un micròfon movent-se sobre una línia
de la imatge. Cada pixel de la imatge té un valor numèric.
A mesura que una línia de pixels s'escaneja el valor numèric
de cada pixel és mapejat seqüencialment a un conjunt
de tons. En aquest punt, els números són mapejats
només als sons que ocupen les tecles blanques del piano,
des d'una octava menys que el Do central, i tres i mitja octaves
per sobre. Els valors del conjunt de Mandelbrot determinen quins
tons són tocats, quan, i durant quant de temps.
Alguns temes de pel·lícules com Star Treck han estat
creats mitjançant fractals. Un vídeo que va servir
per començar a enfocar aquest treball, també tenia
la música feta mitjançant fractals.
LES
FRACTALS I LA BIOLOGIA
La biologia
és un dels camps en els que les fractals es fan servir més.
Malgrat tot, no fa gaire temps que s'hi comencen a utilitzar, ja
que, com hem dit, el llenguatge fractal és molt recent.
Fins fa poc
la biologia utilitzava els patrons de la geometria euclidiana, però
des que es coneixen les fractals, les utilitza. Els sistemes i processos
biològics són típicament caracteritzats per
molts nivells d'estructura, amb la qual cosa el mateix patró
general va sent repetit en diferents nivells. Les relacions que
depenen de l'escala tenen implicacions profundes en la fisiologia,
ecologia i moltes altres sub disciplines de la biologia. La importància
de l'escala fractal ha estat reconeguda virtualment a cada nivell
de l'organització biològica.
La geometria
fractal podria ser un tema unificador en biologia, ja que permet
generalitzar conceptes fonamentals de mesurar dimensions i longituds.
La majoria de processos i estructures són decididament no
euclidianes, desenvolupant discontinuïtats, amb forma de dents
i fragmentades. Les formes de mesurar clàssiques com la geometria
euclidiana fan que siguin contínues i suaus. No obstant,
és important de reconèixer que mentre la geometria
euclidiana no es troba reflectida a la natura, tampoc ho fa la geometria
fractal estrictament. Especialment, hi ha un límit baix d'autosemblança
en la majoria de sistemes biològics, i la natura hi afegeix
un element d'atzar a aquestes estructures fractals. Malgrat tot
la geometria fractal descriu millor la natura que la geometria euclidiana.
De totes maneres la biologia utilitza les fractals o no depenent
de què és el que li interessa observar.
LES
FRACTALS I L'ENGINYERIA
El grup d'enginyeria
Electromagnètica i Fotònica de la UPC ha desenvolupat
antenes fractals duals per a telefonia mòbil. S'ha utilitzat
la tecnologia microxip en
el disseny de les antenes degut als molts avantatges que té,
facilitat de construcció i tamany reduït, entre altres.
A la UPC s'ha fet un projecte de fi de carrera el qual el seu objectiu
és l'estudi experimental d'antenes microxips de perímetre
fractal. En concret, s'estudiaran antenes la geometria de les quals
estigui definida per un pegat de forma quadrada, en el qual es modifica
la forma del perímetre perquè aquest sigui fractal.
En principi, es desitja conèixer com afecta l'amplada de
banda, la freqüència de ressonància i la radiació
el fet que el pegat presenti un perímetre fractal.
Amb tal propòsit es construiran antenes microxip basades
en aquest fractal, es mesuraran els seus paràmetre d'entrada
en l'analitzador de xarxes i els seus diagrames de radiació
en la càmera anecoica. També s'analitzaran aquest
tips de pegats amb el programa d'anàlisi electromagnètica
IE3D.
ALTRES APLICACIONS
La metereologia
és un altre camp en què s'apliquen les fractals. Els
fenòmens meteorològics, tenen un comportament fractal.
A l'hora d'estudiar la previsió del temps, és important
tenir en compte la teoria de les fractals. És impossible
preveure el temps que farà a llarg termini, perquè
els núvols es comporten de tal manera que un canvi molt petit
pot provocar grans canvis dins un termini relativament curt. És
important conèixer el que passa amb les fractals, perquè
quan els meteoròlegs miren quin temps farà, han de
tenir en compte el màxim de condicions inicials possibles.
També
tenen aplicacions en el cinema. Actualment, alguns decorats
d'algunes pel·lícules, com ara Start Treck, es fan
mitjançant fractals. Els és més fàcil
a partir de funcions matemàtiques obtenir decorats mitjançant
l'ordinador que no pas fent-los d'una altra manera.
El camp de la
topografia és un camp en que també s'aplica
la geometria fractal. A l'hora de fer mapes, s'ha de conèixer
la propietat fractal de la costa i la seva possible dimensió
fractal. Els mapes no poden ser mai exactes del tot, i si la costa
té dimensió fractal considerable, sempre hi ha problemes
que cal minimitzar.
|